解读 Java 并发队列 BlockingQueue

BlockingQueue 是一个先进先出的队列（Queue）

BlockingQueue 支持当获取队列元素可是队列为空时，会阻塞等待队列中有元素再返回；

                    也支持添加元素时，若是队列已满，那么等到队列能够放入新元素时再放入。

 

BlockingQueue 对插入操做、移除操做、获取元素操做提供了四种不一样的方法用于不一样的场景中使用：

    一、抛出异常；

    二、返回特殊值（null 或 true/false，取决于具体的操做）；

    三、阻塞等待此操做，直到这个操做成功；

    四、阻塞等待此操做，直到成功或者超时指定时间。

 

BlockingQueue，咱们的关注点应该在 put(e) 和 take() 这两个方法，由于这两个方法是带阻塞的。

一个 BlockingQueue 多是有界的，若是在插入的时候，发现队列满了，那么 put 操做将会阻塞。

一般，在这里咱们说的无界队列也不是说真正的无界，而是它的容量是 Integer.MAX_VALUE（21亿多）。

BlockingQueue 是设计用来实现生产者-消费者队列的

 

BlockingQueue 的实现都是线程安全的，可是批量的集合操做如 addAll, containsAll, retainAll 和 removeAll 不必定是原子操做。如 addAll(c) 有可能在添加了一些元素后中途抛出异常，此时 BlockingQueue 中已经添加了部分元素，这个是容许的，取决于具体的实现。

 

BlockingQueue 不支持 close 或 shutdown 等关闭操做，由于开发者可能但愿不会有新的元素添加进去，此特性取决于具体的实现，不作强制约束。

 

ArrayBlockingQueue 是 BlockingQueue 接口的有界队列实现类，底层采用数组来实现。

其并发控制采用可重入锁来控制，不论是插入操做仍是读取操做，都须要获取到锁才能进行操做。

 

LinkedBlockingQueue底层基于单向链表实现的阻塞队列，能够当作无界队列也能够当作有界队列来使用。

它的实现用了两个锁，两个 Condition，简单介绍以下：

takeLock 和 notEmpty 怎么搭配：若是要获取（take）一个元素，须要获取 takeLock 锁，可是获取了锁还不够，若是队列此时为空，还须要队列不为空（notEmpty）这个条件（Condition）。

putLock 须要和 notFull 搭配：若是要插入（put）一个元素，须要获取 putLock 锁，可是获取了锁还不够，若是队列此时已满，还须要队列不是满的（notFull）这个条件（Condition）。

 

SynchronousQueue同步的队列。由于当一个线程往队列中写入一个元素时，写入操做不会当即返回，须要等待另外一个线程来将这个元素拿走；同理，当一个读线程作读操做的时候，一样须要一个相匹配的写线程的写操做。这里的 Synchronous 指的就是读线程和写线程须要同步，一个读线程匹配一个写线程。

SynchronousQueue 的队列实际上是虚的，其不提供任何空间（一个都没有）来存储元素。数据必须从某个写线程交给某个读线程，而不是写到某个队列中等待被消费。

Transferer 有两个内部实现类，是由于构造 SynchronousQueue 的时候，咱们能够指定公平策略。公平模式意味着，全部的读写线程都遵照先来后到，FIFO 嘛，对应 TransferQueue。而非公平模式则对应 TransferStack。

 

TransferQueue：（interface TransferQueue<E> extends BlockingQueue<E>） 也是一个阻塞队列，它具有阻塞队列的全部特性。LinkedTransferQueue

    1.transfer(E e)若当前存在一个正在等待获取的消费者线程，即马上将e移交之；不然将元素e插入到队列尾部，而且当前线程进入阻塞状态，直到有消费者线程取走该元素。

    2.tryTransfer(E e)若当前存在一个正在等待获取的消费者线程，则该方法会即刻转移e，并返回true;若不存在则返回false，可是并不会将e插入到队列中。这个方法不会阻塞当前线程，要么快速返回true，要么快速返回false。    

    3.hasWaitingConsumer()和getWaitingConsumerCount()用来判断当前正在等待消费的消费者线程个数。

    4.tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit) 若当前存在一个正在等待获取的消费者线程，会当即传输给它; 不然将元素e插入到队列尾部，而且等待被消费者线程获取消费掉。若在指定的时间内元素e没法被消费者线程获取，则返回false，同时该元素从队列中移除。

https://blog.csdn.net/aitangyong/article/details/46472643

http://ifeve.com/java-transfer-queue/

 

PriorityBlockingQueue带排序的 BlockingQueue 实现，其并发控制采用的是 ReentrantLock，队列为无界队列（ArrayBlockingQueue 是有界队列，LinkedBlockingQueue 也能够经过在构造函数中传入 capacity 指定队列最大的容量，可是 PriorityBlockingQueue 只能指定初始的队列大小，后面插入元素的时候，若是空间不够的话会自动扩容）。

简单地说，它就是 PriorityQueue 的线程安全版本。

 

总结：

ArrayBlockingQueue 底层是数组，有界队列，若是咱们要使用生产者-消费者模式，这是很是好的选择。

LinkedBlockingQueue 底层是链表，能够当作无界和有界队列来使用，因此你们不要觉得它就是无界队列。

SynchronousQueue 自己不带有空间来存储任何元素，使用上能够选择公平模式和非公平模式。

PriorityBlockingQueue 是无界队列，基于数组，数据结构为二叉堆，数组第一个也是树的根节点老是最小值。

 

https://mp.weixin.qq.com/s/UlgoDIvR1FdpiKfbeeW0aw

 

LinkedBlockingQueue 与 ConcurrentLinkedQueue区别：

Concurrent*的容器真正表明并发， *BlockingQueue 表明阻塞。

Concurrent类型基于lock-free，在常见的多线程访问场景，能够提供较高吞吐量，但size是弱一致性，不够精准。

Concurrent类的没有CopyOnWrite类的容器有交重的修改开销。

BlockingQueue 内部基于锁，经过阻塞特性。